• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.14 no.2
• /
• pp.171-181
• /
• 2002

Among various numerical methods of wave transformations including wave breaking by structure, models using VOF(Volume Of Fluid) method to trace free surface are getting into the spotlight recently. In order to analyze wave transformations and velocity of the wave fields due to the permeable submerged breakwater(PSB), This study applied VOF method to the two-dimensional wave channel installed line-source to generate waves and added dissipation zone to offer a non-reflective boundary. Hydraulic experiments was performed to obtain the application of two-dimensional numerical wave channel. The results of numerical experiments using the two-dimensional wave channel agree well with the experimental data. It was shown that vortices are formed behind the PSB, and in case of the 2-rowed PSB they also are occurred in between PSBs, strongly non-linear waves are developed on the crown of the PSB, and the direction of velocities in porous media is determined by the shape of free surface.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.5 no.4
• /
• pp.307-317
• /
• 1993

The problem of sea wave transformation in the coastal zone taking into account effects of nonlinearity and disperison has been studied. Mathematical model for description of regular wave transformation is based on the method of nonlinear ray theory. The equations for rays and wave field have been produced. Nonlinear wave field is described by the modified Korteweg-de Vries equation. Some analytical solutions of this equation are obtained. Caustic transformation and dissipation effects are included in the mathematical model. Numerical algorithm of solution of the Korteweg-de Vries equation and its stability criterion are described. Results of nonlinear transformation of sea waves in the coastal zone are demonstrated.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.14 no.4
• /
• pp.282-285
• /
• 2002

The magnitude of evanescent modes in terms of dynamics is investigated in case that the transformation of water waves is predicted using the linear wave theory. In other words, derivation is made of both the kinetic and potential wave energies of evanescent modes as welt as propagating modes. The evanescent modes consist of compound components of propagating and evanescent modes, those of identically equal evanescent modes, and those of identically different evanescent modes. The wave energy per a horizontal distance decreases exponentially with the distance.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.20 no.5
• /
• pp.439-451
• /
• 2008

Based on reflected and transmitted waves by a single step bottom, a new model of scatterer method is constructed which can be used to calculate wave transformation over a multi-step topography. The approximate results are tested by comparison with the more accurate results obtained from EFEM presented by Kirby and Dalrymple(1983). In the case of plane-wave approximation, solutions of the scatterer method and the EFEM are the same. Results obtained by the scatterer method with non-propagating modes are much better, in terms of phase for the calculated reflection and transmission coefficients, than those by plane-wave approximation. As the effect of non-propagating modes decreases, solutions of the scatterer method become closer to those of the EFEM.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 2011.02a
• /
• pp.56-56
• /
• 2011

본 연구에서는 파랑의 변형을 예측하는 방법 중 하나인 고유함수전개법을 이용하여 축대칭 형태의 지형 위를 통과하는 파랑의 소멸파 성분을 검토하였다. 기울기와 곡률이 변하는 지역에 고유함수 전개법을 적용하여 해석할 때 필요한 적절한 구간의 수와 소멸파 성분의 개수를 산정하였다. 고유함수전개법을 이용하여 파랑의 변화를 예측하는 연구는 Bremmer(1951)가 전자기파에 적용하면서 처음 제시한 후 Takano(1960)가 파랑 변형 연구에 적용하면서 본격적으로 진행되었다. 이밖에 Kirby and Dalymple(1983), Liu et al.(1992), Cho and Lee(2000), Bender and Dean(2003), 조용식과 이창훈(1998) 및 강규영 등(2007)에 의해 국내 외로 많은 연구가 진행되었다. 그러나 기존의 연구의 대부분이 연직 2차원 지형에 대하여 수행되어 왔다. 3차원 지형에 대한 고유함수전개법은 Bender and Dean(2005)에 의해 처음으로 시작되었다. 그러나 그들의 연구에서는 수렴해를 얻기 위한 구간 및 소멸파 개수에 관한 구체적인 검토가 이루어지지 않았다는 한계가 있다. 그러나 실제 해저 지역은 다양한 지형의 영향을 받게 된다. 따라서 본 연구에서는 축대칭 지형에 대하여 수렴해를 얻기 위해 구간을 나누어 해의 수렴성을 확인하여 적절한 구간의 수를 결정한 후 소멸파의 수를 변화시키면서 소멸파가 파랑의 변형에 미치는 영향을 검토하였다. 천해역 및 중간수심 영역을 구간의 수와 소멸파 성분의 수에 변화를 주면서 수렴성 검사를 한 결과, 천해 영역에서는 소멸파 성분의 영향이 적게 나타났으나 중간수심 영역에서는 적절한 개수의 소멸파를 고려해야 보다 정확한 예측을 할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 2010.02a
• /
• pp.109.1-109.1
• /
• 2010

파랑의 거동을 해석하기 위해 몇 십 년 동안 많은 연구들이 진행되었다. 그 중에서 해석적인 방법으로 축대칭 지형과 같은 간단한 지형을 지나는 파랑의 변형을 예측하는 것은 실험에 의한 방법에 비해 시간적, 비용적인 측면에서 유리하다. 또한 수치기법에 의한 오차를 발생하지 않기 때문에 보다 정확한 해를 구할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 단일주기, 단일방향에 대한 가정을 거치기 때문에 실제 해역에서의 복잡한 파랑 변형을 예측하는데 한계가 있다. 고유함수전개법을 축 대칭 지형에 적용시키는 연구는 Bender and Dean(2005)에 의해 제시되었으며, 본 연구에서는 이것을 발전시켜 다방향 불규칙파에 대한 파랑 변형을 모의하였다. 그리고 결과를 단일주기에 의한 규칙파와 비교하여 그 특성을 알아보았다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
• /
• 2010.02a
• /
• pp.63.1-63.1
• /
• 2010

수중구조물에 의한 파랑의 변형을 예측하기 위해 3차원 수치모형을 도입하여 수치모형 실험을 수행하였다. 본 수치모형은 Navier-Stokes 방정식을 유한차분법을 이용하여 계산하는 동수압 모형으로서, 난류의 해석을 위해서 상대적으로 큰 에디(eddy)만을 고려하는 SANS(Spatially Averaged Navier-Stokes) 방정식의 해를 구하는 LES(large-eddy-simulation) 기반의 수치모형이다. 엇갈림 격자체계에서 유한차분법을 사용하여 지배방정식을 해석하는 모형으로서 수치기법으로 Two Step projection 기법을 사용하여 SANS 방정식을 계산하였으며, Bi-CGSTAB 기법을 이용하여 Poisson 방정식의 해를 구하고 압력장을 계산하였다. 또한, 자유수면의 추적을 위하여 2차 정확도의 VOF(volume-of-fluid) 기법을 사용하였다. 먼저 선형파를 일정 수심상에서 조파시켜 해석해와 비교한 후 수중구조물이 설치된 지형에 적용하여 파랑의 변형을 수치모의하여 수리모형 실험 결과와 비교 및 분석하였다.

• Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
• /
• v.21 no.2
• /
• pp.117-126
• /
• 2009

In order to test the accuracy between the modified mild slope equation (MMSE) without evanescent modes and the plane-wave approximation (PA) of eigenfunction expansion method, various numerical results from both models are presented. In this study, analytical solutions of two models are employed, one based on the MMSE derived by Porter (2003) and the other on the scatterer method of PA by Seo (2008a). Judging from direct comparisons against existing results of rapidly varying topography, the PA model gives better predictions of the wave propagation than the MMSE model.

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
• /
• 2018.05a
• /
• pp.65-66
• /
• 2018

국내 항만의 건설 및 확장 보수를 위한 설계 단계에서의 평면배치 검토시 항내측으로 내습하는 파랑변형특성에 대한 정밀한 평가는 필수적이다. 이에 따라 많은 수학적 모델들이 연안역과 항만에서의 파랑전파와 변형에 대해 개발되어 왔다. 특히 항내정온도의 해석은 항만 사용성 측면에서 매우 중요하며 실제 해상의 파랑상태와 유사한 불규칙파로의 해석이 요구되어 지고 있다. 항내정온도 해석에 있어서 항내파랑장 형성에 크게 영향을 미치는 구조물의 반사율을 효과적으로 적용하는 것은 매우 중요하다. 하지만, 구조물의 반사율은 이론계산이 어렵고, 일반적으로는 모형실험 혹은 현지관측에 의해 추정된다. 따라서, 일반적인 경우 비용 및 시간상의 제약으로 인해 평면 파랑모형으로 정온도 해석시 반사율의 적용은 구조형식별로 연구자들에 의해 개략 제시된 반사율을 적용하고 있다. 특히, 다방향 불규칙파의 적용시에 경계조건으로는 다방향 불규칙파를 효과적으로 제어할 수 있는 부분반사 경계면과 계산영역 밖으로 나가는 파랑에 대해서 인공적인 흡수층 또는 감쇠층(artificial damping layer)을 설정하여 반사를 제어하는 기법을 많이 적용하고 있다. 이때 항만구조물의 부분반사는 파랑제원에 따른 damping layer의 parameter의 조정에 의해 구조물의 구조형식별 반사율을 적절히 재현할 필요성이 있다. 본 연구에서는 불규칙파를 대상으로 damping layer의 parameter(무차원 감쇠계수, 감쇠층의 두께)등의 변화에 따른 반사율의 변화특성을 고찰하고, 향후 부분반사 경계면으로 damping layer가 적용되는 평면 파랑모형의 정온도 해석시 부분반사의 적용에 대한 기초자료를 제공하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Coastal and Ocean Engineers Conference
• /
• 1996.10a
• /
• pp.172-175
• /
• 1996

외해로부터 해안선부근으로 이동하는 파랑은 해저협곡 및 대륙붕과 같은 해저지형의 변화, 방파제와 같은 해안구조물과의 상호간섭 및 파랑상호간의 비선형효과 등에 의해 굴절, 회절, 천수 및 쇄파 등과 같은 변화를 경험한다. 파랑변형의 원인이 되는 여러 변화 중에서 흥미 있고 연구할 가치가 있는 물리적 현상중의 하나는 Bragg 반사이다. (중략)